Oglądaj/Otwórz - Repozytorium UKW

Danuta Szumińska, Wpływ istniejącej zabudowy hydrotechnicznej i rozbudowy infrastruktury miejskiej na morfologię koryta Brdy
w odcinku bydgoskim. Impact of the existing hydrotechnical development and urban infrastructure on the morphology of the Brda
channel at the reach of Bydgoszcz. Journal of Health Sciences. 2013;3(15), 106-115. ISSN 1429-9623 / 2300-665X.
The journal has had 5 points in Ministry of Science and Higher Education of Poland parametric evaluation. Part B item 1107. (17.12.2013).
© The Author (s) 2013;
This article is published with open access at Licensee Open Journal Systems of Radom University in Radom, Poland
Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Noncommercial License which permits any noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium,
provided the original author(s) and source are credited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non Commercial License
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited.
This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted, non commercial
use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited.
Conflict of interest: None declared. Received: 16.10.2013. Revised: 14.11.2013. Accepted: 20.12.2013.
Wpływ istniejącej zabudowy hydrotechnicznej i rozbudowy infrastruktury miejskiej na
morfologię koryta Brdy w odcinku bydgoskim
Impact of the existing hydrotechnical development and urban infrastructure on the
morphology of the Brda channel at the reach of Bydgoszcz
Danuta Szumińska
Instytut Geografii, Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy,
Wydział Kultury Fizycznej, Zdrowia i Turystyki
email: [email protected]
STRESZCZENIE. W pracy przedstawiono wyniki badań morfologii koryta Brdy na odcinku
miejskim w Bydgoszczy. W ostatnich latach, w sezonie letnim dochodziło do podtopień
bulwarów, pomimo braku wezbrania w dorzeczu. Przeprowadzone pomiary głębokości koryta
i spadku zwierciadła wody pozwoliły na powiązanie podtopień ze znacznym zróżnicowaniem
głębokości koryta. Zróżnicowanie to jest wynikiem istniejącej zabudowy brzegów, a także
aktualnie prowadzonych inwestycji budowlanych. Prace prowadzone w otoczeniu koryta
Brdy, a także w jego obrębie naruszają osady i powodują uruchomienie transportu
rumowiska, które akumulowane jest następnie w miejscach zmniejszonego spadku dna.
Powoduje to dalsze spłycanie koryta w niektórych odcinkach, a w konsekwencji wkraczanie i
intensywny wzrost roślinności wodnej. Niewielkie głębokości koryta, a także roślinność
wodna i zatrzymywane przez nią rumowisko, powodują lokalne spiętrzenia zwierciadła wody
i podtopienia terenów sąsiadujących z korytem Brdy.
Słowa kluczowe: rzeka Brda, morfologia
zagospodarowanie koryta, roślinność wodna.
koryta,
profil
podłużny,
rumowisko,
Wstęp
Odcinek bydgoski rzeki Brdy można uznać za jej najsilniej przekształcony fragment.
Najważniejsze prace, pozwalające na wykorzystanie rzeki już w XV wieku to: budowa śluz,
regulacja koryta i budowa jazu Czersko Polskie w odcinku ujściowym.
Już w latach dwudziestych XV wieku Bydgoszcz stała się ważnym ośrodkiem żeglugi
wiślanej, co wpłynęło na decyzję o budowie pierwszej śluzy - Miejskiej (1408 rok). Ułatwiła
ona pokonywanie przez statki różnicy poziomów Brdy, spiętrzonej jazem na potrzeby
młynów królewskich (zlokalizowane były w miejscu dzisiejszych magazynów zbożowych na
Wyspie Młyńskiej). Kanalizację rzeki przeprowadzono w latach osiemdziesiątych XIX wieku,
w celu poprawienia warunków żeglugi na drodze wodnej Wisła-Odra, stanowiącej w tym
czasie jedną z ważniejszych arterii komunikacyjnych Prus (Szumińska, 2011). Wybudowano
wtedy na Brdzie dwie śluzy: nr 1- Brdyujście (w latach 1876-1879), zastąpioną w 2000 roku
106
śluzą Czersko Polskie oraz nr 2 – Miejską (Ryc. 1), położoną w miejscu pierwszej,
wielokrotnie remontowanej i przebudowywanej śluzy z 1408 roku. W latach 1876-1879
powstał Port Drzewny w Brdyujściu, a w latach 1923-1925 staraniem Bydgoskiego
Towarzystwa Wioślarskiego wybudowany został tam tor regatowy.
Rzeka Brda stanowiąca do połowy XX wieku ważny element tożsamości miejskiej
Bydgoszczy, po drugiej wojnie światowej została zdegradowana do roli odbiornika ścieków z
zakładów przemysłowych i oczyszczalni miejskiej.
Od kilkunastu lat prowadzone są na terenie miasta projekty i inwestycje przywracające
rzekę miastu i jego mieszkańcom. Do najnowszych inwestycji zaliczyć można: rewitalizację
Wyspy Młyńskiej, zagospodarowanie bulwarów zlokalizowanych na lewym brzegu Brdy na
wysokości dzielnic Śródmieście i Jachcice oraz budowę dwóch mostów - Uniwersyteckiego i
mostu im. króla Władysława Jagiełły. Prowadzone prace powodują zmiany nie tylko w
otoczeniu koryta Brdy, ale także w obrębie jej brzegów i dna.
Ryc. 1. Szkic sytuacyjny rzeki Brdy na terenie Bydgoszczy oraz rzeka Brda w centrum miasta
w roku 1657 (Szumińska, 2011, s. 282).
Cel i metody
W trakcie kilku lat poprzedzających przeprowadzone badania, w miesiącach letnich,
pojawiły się problemy w eksploatacji małej elektrowni wodnej funkcjonującej przy stopniu
wodnym Czersko Polskie (informacja uzyskana w firmie Mewat sp. z o.o., która jest
użytkownikiem MEW). Ograniczenia polegały na konieczności obniżenia piętrzenia na
stopniu wodnym, w związku z wystąpieniem wysokich stanów Brdy na odcinku miejskim,
powodujących zalewanie bulwarów (Fot. 1 i 2). Jak wynika z obserwacji prowadzonych na
107
stopniu wodnym, wysokie stany wody nie były wynikiem zwiększonego dopływu wody ze
zlewni. Piętrzenie na stopniu wodnym i wielkość produkcji jest dostosowywana do objętości
przepływu prognozowanej na podstawie przepływów przez zlokalizowaną powyżej kaskadę
Koronowo-Tryszczyn-Smukała.
W celu określenia możliwych przyczyn podtapiania bulwarów, w dniach 2 i 3 sierpnia
2012 roku przeprowadzono pomiary batymetrii i spadku zwierciadła wody rzeki Brdy na
terenie miasta Bydgoszczy, na odcinku o długości 10,5 km, pomiędzy śluzami nr 1 i 2.
Wykonano równoczesny pomiar głębokości i spadku zwierciadła wody w centralnej części
koryta przy użyciu echosondy jednowiązkowej LMS-522C i odbiornika geodezyjnego GPS
RTK Trimble 5800 (Ryc. 2). W celu dokładniejszego rozpoznania morfologii koryta,
przeprowadzono także sondowania wzdłuż linii przekrojów poprzecznych w 6 wyznaczonych
lokalizacjach.
Na badanym odcinku zlokalizowany jest nowy most Uniwersytecki, który w czasie
wykonywania pomiarów znajdował się w trakcie budowy.
Fot. 1. Bulwar na lewym brzegu Brdy na wysokości Hali Łuczniczka w dniu 2.08.2012
Fot. 2. Przystanek tramwaju wodnego przy Wyspie Młyńskiej w dniu 2.08.2012
108
Ryc. 2. Wizualizacja zmierzonych w dniu 2.08.2012 r. głębokości koryta Brdy na tle
ortofotomapy (opracowano na podstawie www.geoportal.gov.pl oraz badań własnych)
Wyniki
Przeprowadzone sondowanie dna wskazuje na znaczne zróżnicowanie głębokości koryta
Brdy na badanym odcinku (Ryc. 3). Średnia głębokość w linii nurtu dla całego badanego
fragmentu wyniosła 2,16 metra, głębokość maksymalna 4,42 m, a minimalna 0,64 m.
Największe głębokości, powyżej 4 metrów zmierzono w obrębie toru regatowego w
Brdyujściu oraz w rejonie ujścia Młynówki w okolicach Wyspy Młyńskiej (Ryc. 3).
Najmniejsze głębokości, 0,6-0,8 m zmierzono w odcinkach poniżej ulicy Spornej (w rejonie
połączenia z dawnym zakolem Brdy oraz poniżej mostu kolejowego w rejonie ulicy Osiedle
Rzemieślnicze.
Profil podłużny dna zaprezentowany na rycinie 3 wskazuje na wpływ zabudowy
towarzyszącej Brdzie na zróżnicowanie głębokości. Bezpośrednio powyżej mostów i kładek
występuje spłycenie koryta, natomiast poniżej zwiększenie głębokości. Prawidłowość tą
zaobserwować można w przypadku kolejno zlokalizowanych budowli: most Solidarności,
kładka dla pieszych prowadząca od Wyspy Młyńskiej do ulicy Focha, most Bernardyński,
most Uniwersytecki, most Kardynała Wyszyńskiego, most Kazimierza Wielkiego, most przy
ulicy Spornej i mosty kolejowe. Obecność mostów, a także bezpośrednie posadowienie
filarów w dnie koryta powoduje zahamowanie transportu rumowiska powyżej budowli oraz
zwiększenie erozji, związane ze zwężeniem przekroju poprzecznego i zwiększeniem spadku
zwierciadła wody oraz prędkości przepływu tuż poniżej budowli.
Wyniki uzyskane dla linii sondowania przebiegającej przez centralną części koryta Brdy
wskazują, że pomiędzy mostem Kardynała Wyszyńskiego, a kładką dla pieszych w rejonie
Hali Łuczniczka występuje spłycenie koryta na dłuższym odcinku, a głębokość osiąga tu
wartości 1-3-1,4 m. Podobne dwa dłuższe odcinki koryta o zmniejszonych głębokościach
występują pomiędzy mostami Kardynała Wyszyńskiego i Kazimierza Wielkiego. Na rycinie 2
przedstawiono głębokości na odcinku w rejonie marketu Tesco, które wahają się w granicach
109
od 1,5 do 2,8 m. Na rycinie 4 widać, że maksymalne głębokości zmierzone wzdłuż linii
przekrojów poprzecznych na tym odcinku są większe i sięgają 2-2,5 m, największe
głębokości występują bowiem w pobliżu brzegów. Faktyczny przekrój czynny koryta jest
jednak mniejszy, niż to wynika ze zmierzonych głębokości, ze względu na występującą w
korycie roślinność wodną (Fot. 3).
Jak zasygnalizowano we wstępie, w trakcie wykonywania pomiarów w dniu 2 sierpnia
2012 roku, zarejestrowano podtopienia brzegów zagospodarowanych w formie bulwarów, w
rejonie Wyspy Młyńskiej oraz na odcinku pomiędzy Halą Łuczniczka, a mostem Kardynała
Wyszyńskiego (Fot. 1, 2 i 3). W pierwszym przypadku, poniżej kładki dla pieszych
prowadzącej od Wyspy Młyńskiej do ulicy Focha następuje zwężenie koryta, które powoduje
spiętrzenie zwierciadła wody. W drugim, zaobserwować można spłycenie koryta powyżej
budowy nowego mostu, dalej wzrost głębokości poniżej inwestycji i kolejne spłycenie poniżej
kładki dla pieszych na wysokości Hali Łuczniczka (Ryc. 3). Spłycenie to jest także widoczne
na rycinie 4, gdzie w przekroju nr 3 głębokości w znacznej części koryta nie przekraczają 1
m. Podobnie niewielkie głębokości zmierzono poniżej mostu Kardynała Wyszyńskiego.
Prowadzone we wcześniejszych latach badania w obrębie Kanału Bydgoskiego
pozwoliły na stwierdzenie, że w związku z obecnością śluz, kanał wykazuje cechy zbiornika
wód stojących, a jego pierwotna głębokość została znacznie zmniejszona wskutek akumulacji
osadów dennych (Babiński i in, 2008). Ze względu na niewielką wymianę wody oraz jej
zanieczyszczenie występuje tam intensywna akumulacja nie tylko rumowiska mineralnego,
ale także szczątków roślinności wodnej. Udział materii organicznej w osadach dennych
przekracza w niektórych miejscach 50%. Za bardzo istotne podsumowanie badań w obrębie
Kanału Bydgoskiego należy uznać stwierdzenie znaczącej roli śluzowania jednostek
pływających w transporcie rumowiska w dół biegu kanału.
110
Ryc. 3. Profil podłużny zwierciadła wody i dna rzeki Brdy w odcinku pomiędzy śluzami nr 2 i
nr 1 (opracowano na podstawie pomiarów wykonanych w dniu 2.08.2012)
111
Ryc. 4. Przekroje poprzeczne koryta Brdy na odcinku od budowanego mostu
Uniwersyteckiego do marketu Tesco (opracowano na podstawie pomiarów wykonanych w
dniach 2-3.08.2012)
112
Fot. 3. Koryto Brdy w rejonie Hali Łuczniczka w dniu 2.08.2012 – widok na prawy brzeg
Podobnie jak sztuczny Kanał Bydgoski, także rzeka Brda na odcinku bydgoskim stanowi
obiekt o silnie zaburzonym reżimie. Antropogeniczne zmiany reżimu Brdy związane są w
chwili obecnej głównie z użytkowaniem kaskady hydroenergetycznej Koronowo-TryszczynSmukała, a także z ustabilizowaniem stanów wody w odcinku ujściowym przez jaz Czersko
Polskie. Druga z wymienionych inwestycji spowodowała zmniejszenie zagrożenia
występowania powodzi związanej z cofką spowodowaną wysokimi stanami Wisły (Gorączko,
2012).
W wiekach XIX i XX, w warunkach intensywnie prowadzonej żeglugi na trasie wodnej
Wisła-Odra, dodatkowym czynnikiem modyfikującym warunki hydrologiczne był także ruch
jednostek pływających, który umożliwiał transport rumowiska w kierunku ujścia Brdy do
Wisły. Ruch jednostek ulegał stopniowemu zmniejszeniu w XX wieku, w związku z
wzrostem roli transportu kolejowego i kołowego. W latach 90. XX wieku żegluga towarowa
na Kanale Bydgoskim i Brdzie zmalała prawie do zera (Gorączko, 2008, Zieliński, Rabant,
2009). Od roku 2004 na odcinku miejskim pojawiły się nowe jednostki pływające - tramwaje
wodne, które poruszają się jednak tylko w sezonie letnim (Gotowski, 2012). W takiej sytuacji
na Brdzie, podobnie jak na Kanale Bydgoskim, występuje ograniczenie możliwości
przemieszczania się rumowiska w dół biegu rzeki. Wraz ze zmniejszającą się częstotliwością
ruchu jednostek pływających w XX wieku, na odcinku miejskim Brdy wybudowano kilka
nowych mostów i kładek dla pieszych. Najnowsze inwestycje to kładka w rejonie Opery
Nova oraz mosty Kazimierza Wielkiego, Uniwersytecki i Władysława Jagiełły.
W trakcie wykonywania pomiarów prowadzono budowę mostu Uniwersyteckiego. Prace
budowlane spowodowały zwężenie koryta, a także zmniejszenie przekroju czynnego wskutek
posadowienia filarów mostu na brzegu Brdy (Fot. 4).
Aktualnie realizowane w sąsiedztwie koryta Brdy inwestycje powodują zmianę
warunków przepływu oraz zwiększenie zróżnicowania głębokości koryta. Przede wszystkim
jednak są przyczyną zachwiania równowagi morfologicznej, która tworzy się po
przebudowaniu koryta lub zmianie warunków przepływu. Stan "wtórnej równowagi" jest
charakterystyczny zwłaszcza dla dolin rzecznych, w których prowadzono gospodarkę wodną
113
we względnie stały sposób przez długi okres czasu. Jak wskazują badania prowadzone w
środkowym biegu Wdy, zmiana zasad gospodarowania wodą może być przyczyną zarówno
zmian morfologicznych w obrębie koryta, jak też przekształcenia warunków hydrologicznych
w otoczeniu obiektu wodnego (Szumińska, 2009).
Fot. 4. Budowa Mostu Uniwersyteckiego w Bydgoszczy, 2.08.2012
Podsumowanie i dyskusja
Zebrane materiały wskazują, że podtopienia zagospodarowanych w formie bulwarów
brzegów Brdy występują w sąsiedztwie ostatnio przeprowadzonych (Wyspa Młyńska, market
Tesco) lub prowadzonych (budowa mostu Uniwersyteckiego) inwestycji budowlanych, które
poprzez uszczelnienie brzegów, a także zwężenie przekroju poprzecznego powodują zmianę
warunków przepływu w korycie. Oddziaływanie budowli widoczne jest także w przypadku
wcześniejszych inwestycji, jak mosty Solidarności, czy most Bernardyński. Można jednak
założyć, że ze względu na długi czas funkcjonowania nie stanowią one czynnika
zmieniającego procesy morfologiczne koryta Brdy w takim stopniu, jak nowe inwestycje.
W warunkach przebudowy nabrzeży i zmiany przekroju czynnego, związanej z budową
mostów, dochodzi do przebudowy kształtu koryta. Spiętrzenie zwierciadła wody powoduje
zwiększenie spadku, a przez to wzrost natężenia erozji. Erodowany materiał akumulowany
jest następnie w odcinkach zlokalizowanych poniżej. Taka lokalna strefa akumulacji
występuje prawdopodobnie poniżej kładki dla pieszych na wysokości Hali Łuczniczka.
Spłycone strefy koryta sprzyjają rozwojowi roślinności wodnej, co powoduje w sezonie
wegetacyjnym dodatkowe spowolnienie spływu wody i lokalne podtopienia terenów
sąsiadujących z rzeką.
Dalsze zagospodarowanie terenów nadrzecznych spowoduje kolejne zmiany warunków
hydrologicznych. W takiej sytuacji niezbędne jest określenie skutków prowadzonych
inwestycji, nie tylko poprzez określenie bezpośrednich zmian przekroju poprzecznego koryta
w ich sąsiedztwie, czy też warunków odpływu wody na poziomie zalewowym, ale także
wykonanie symulacji zmian dla całego odcinka miejskiego Brdy przy założeniu różnych
warunków hydraulicznych w korycie i dnie doliny. Wskazane jest też zachowanie odcinków
nabrzeży pozbawionych całkowitego uszczelnienia powierzchni terenu, które uniemożliwia
infiltrację wody w podłoże.
114
Badania przeprowadzono w trakcie stażu w Mewat Sp. z o.o. w Bydgoszczy, w ramach projektu UE
"Staż Sukcesem Naukowca" realizowanego przez Poznański Akademicki Inkubator
Przedsiębiorczości.
Literatura
Babiński Z., Habel. M., Szumińska. D., 2008. Mechanizmy i przyczyny zamulania koryta
Kanału Bydgoskiego, [w:] Z. Babiński (red.), Rewitalizacja drogi wodnej Wisła-Odra
szansa dla gospodarki regionu, Urząd Marszałkowski Województwa KujawskoPomorskiego, Instytut Geografii UKW w Bydgoszczy, Wyd. LOGO, Bydgoszcz, s.
65-80.
Gorączko, 2008, Natężenie ruchu żeglugowego na bydgoskim odcinku drogi wodnej E-70 stan obecny i perspektywy rozwoju, [w:] Z. Babiński (red.), Rewitalizacja drogi
wodnej Wisła-Odra szansą dla gospodarki regionu, Urząd Marszałkowski
Województwa Kujawsko-Pomorskiego, Instytut Geografii UKW w Bydgoszczy, Wyd.
LOGO, Bydgoszcz, s. 28-34.
Gorączko M., 2012, Wpływ wezbrań na warunki funkcjonowania żeglugi w rejonie
Bydgoskiego Węzła Wodnego, [w:] D. Szumińska (red.), Promotio Geographica
Bydgostiensia, T. VIII, UKW, Bydgoszcz, s. 65-73.
Gotowski R., 2012, Znaczenie Bydgoskiego Tramwaju Wodnego w systemie komunikacji
miejskiej i turystyce, [w:] D. Szumińska (red.), Promotio Geographica Bydgostiensia,
T. VIII, UKW, Bydgoszcz, s. 109-119.
Szumińska D., 2009, Wpływ dziewiętnastowiecznych systemów irygacyjnych na stosunki
wodne w wybranych rejonach Borów Tucholskich, [w:] A.T. Jankowski, D. Absalon,
R. Machowski, M. Ruman (red.), Przeobrażenia stosunków wodnych w warunkach
zmieniającego się środowiska, UŚ, PTG Oddz. Katowicki, RZGW Gliwice, Wydział
Nauk o Ziemi UŚ, Sosnowiec, s. 269-278.
Szumińska D., 2011, Brda, [w:] J. Jastrzębski (red.), Encyklopedia Bydgoszczy. T. 1.,
Towarzystwo Miłośników Miasta Bydgoszczy, Bydgoszcz.
www.geoportal.gov.pl
Zieliński, Rabant, 2009, Znaczenie transportowe Kanału Bydgoskiego, [w:] D. Szumińska
(red.), Walory turystyczne drogi wodnej E-70 na terenie województwa kujawskopomorskiego, UKW, Bydgoszcz, s. 156-159.
ABSTRACT: The paper presents the results of research regarding the Brda river channel
morphology at its rural reach flowing through the city of Bydgoszcz. In the recent years, in
the summer season the boulevards have been inundated despite river basin maintaining its
regular water stages. Channel depth surveys and water table slope indicated that the
inundations may have been related to considerable diversity of channel depths. The said
diversity results from the existing bank development, as well as construction investments
being carried out. The works conducted within and in the vicinity of the Brda channel lift
sediment and trigger river load transport, which then accumulates in places of lower slope.
Thus, the channel is progressively becoming shallower at certain reaches, which in turn
provides favourable conditions for the development and growth of aquatic vegetation. Small
channel depths along with the occurring vegetation and its capacity for withholding river load
cause local increases in water table and inundation of the areas adjacent to the Brda channel.
Key words: the Brda river, channel morphology, longitudinal profile, river load, channel
development, aquatic vegetation.
115